求助课程设计《洗衣机控制电路》

1 原理电路的设计
洗衣机控制电路是用来控制洗衣机电机的正转反转暂停三个状态的。该电路可以控制洗衣机的定时启动，洗衣机的工作状态，而且当达到定时终点时会停止洗衣机工作同时发出报警信号。时间的显示采用两位数码管（一分钟为单位），按倒计时方式工作，直到达到定时终点而停机。
将其功能用框图表示如下
图11 洗衣机控制电路框图
11设计方案的选择
第一部分方案：本电路的计数系统因为要求实现倒计时，所以可以用双向计数器74LS192或74LS193。74LS192是十进制计数器而74LS193是十六进制计数器，为了数码管显示的方便，本设计采用74LS192。
图111 74LS192计数功能验证
第二部分方案：第二部分是控制部分，及控制顺转、反转、暂停三个工作状态。当秒的十位输出是5、4的时候应当是顺转指示灯亮，3的时候暂停，2、1的时候反转指示灯亮，0的时候暂停指示灯亮。所以可以采用门店路或者利用译码器的方法来实现。采用门电路搭建的时候比较直观，可以写出真值表然后利用卡诺图化简，最终得出逻辑函数。当用译码器时只需把输出端的末三位接到译码器的输入端，然后输出端选择不同的端子连接与非门输出就可以实现。以上两种方法均简单易行，我采用门电路方法。
第三部分方案：时钟脉冲信号可以采用555组成的多谐振荡器也可以采用石英晶体振荡器，555组成的多谐频率易调产生的波形也比较好，石英晶体振荡器的频率则十分的稳定，产生的脉冲波形相当的好，因此我采用石英晶体构成的振荡器。
第四部分方案：报警的警铃在工作时间结束后就会响起，但是根据实际情况不能一直的响下去，应此利用一个单稳电路，当暂稳态结束后就可以回到稳态，警铃就不再响了。
综上比较，本设计采用各分电路的最优化方案。
12单元电路的设计和元器件的选则
（1）定时及显示电路
本部分采用四个74LS192来实现，分别用来控制两位的秒和分钟的显示。
图121 定时及显示电路
如图所示，芯片（1）（2）秒控制，（3）（4）控制分钟电路。本设计利用74LS192的减计数功能，其功能表如表123所示。当UP接高脉冲从DOWN输入时实现的是减计数。我在设计的时候加了一个开关，这各开关起到置数的功能，电路开始工作后将开关从低打到高则可以先置数在开始减计数，这样就可以实现不同时间的定时。
另外一个问题就是怎样才能使计时结束时芯片显示都为零定着不动。这各问题的解决要利用BO端子。可以看到当电路到来0000（四个数码管都显示为0）时会在BO端产生如图122所示的波形
图122 BO端波形
表 123 74LS192功能表
而对于74LS192当BO端子与DOWN端子同时为0时，芯片就会被“锁住”，所谓“锁住”就是无论脉冲怎末输入，芯片都不会工作了。考虑到这点，我采用了以与门，这个与门的作用就是把脉冲信号和BO（1）与到一起，这样当BO为1时不会影响DOWN工作，而当BO一为零时，DOWN迅速为0，及两者同时为0则“锁住”了芯片。
第三个问题就是怎样把四个芯片联系起来。也就是当60秒耗尽，分钟个位端应该减一，分钟个位端减十时，分钟十位也应该减一。这里还是要利用BO端子，如前所述，当74LS192产生借位时在BO端会产生一个下降沿的触发脉冲，这点可以从示波器观察。如图124所示，所一这个信号可以作为下一级74LS192的触发脉冲，这就很完美的解决了如何把四个芯片联系起来使之连续工作的问题。
图124 借位时BO端输出波形
第四个问题，74LS192是十进制计数器，这里芯片（3）是一个六进制的计数器，怎么来实现呢。有两种方案。第一，利用BO端子来置数，具体就是把（3）的LOAD和BO接到一起，这样当BO出现如图124所示的波形时LOAD端得到一低电平，重新置数6但是这里有一缺点，和后面的报警电路紧密相联。具体分析为什么不能这么接将在报警电路部分加以解释。因此这种用BO端子来置数的方法被淘汰。还有一种方法就是反馈置数法。可以知道当减计数计到9时（9用8421BCD码表示为1001）QA及QD端都是1，其他情况下不会出现QA、QD同时为1我们可以很好的利用这两个1，当把这两个1相与取反再接到（3）的LOAD就可以实现六进制了。QA、QD输出同时为1，从与门输出的就是0，而LOAD端是低电平有效，就可以把初始时刻置给ABCD的0101置给QA、QB、QC、QD了。
到这里第一部分定时与显示电路的设计就基本上完成了。
（2）正转、反转、暂停控制电路
设计要求中明确表明，正转20秒，暂停10秒，再反转20秒，暂停十秒……依次循环。正转、反转、暂停三状态用三彩灯来表示。正转时彩灯1亮，暂停彩灯2亮，反转彩灯3亮。
从5到0一共有六个状态，每个状态表示10秒钟，所以74LS192（3）为5、4时彩灯1亮；3、0时彩灯2亮；2、1时彩灯3亮。于是可以写出如表125所示L1、L2、L3的与QA、QB、QC、QD的真值表。
表 125 控制部分彩灯真值表
QD
QC
QB
QA
L1
L2
L3

0
1
0
1
1
0
0

0
1
0
0
1
0
0

0
0
1
1
0
1
0

0
0
1
0
0
0
1

0
0
0
1
0
0
1

0
0
0
0
0
1
0
根据真值表可以用卡诺图化简的方法得出L1、L2、L3的逻辑函数表达式。
L1= QC ;
L2= (QB⊙QA)；
L3= （QA QB）；
根据逻辑函数表达式搭建组合逻辑电路图如图126所示
图126 控制循环电路
其中同或门用一异或门加一反相器实现，其他的电路搭建按照组合逻辑电路的方法来实现。在这部分电路的搭建中基本没有出现什么问题。
（3）时钟脉冲信号
这里我采用了石英晶体来产生时钟脉冲信号。用门电路组成的多谐振荡器的震荡周期不仅与时间常数RC有关，而且还取决于门电路的阈值电压VTH。由于VTH容易受温度、电源电压及干扰的影响，因此频率稳定度差，只能应用于对频率稳定性要求不高的场合。
如果要求产生频率稳定度很高的脉冲波形，就要采用由石英晶体组成的石英晶体振荡器。石英晶体的电路符号和阻抗频率特性如图127所示
图127 石英晶体符号及其阻抗特性曲线
石英晶体的选频特性非常好，它有一个极为稳定的串联谐振频率fs，且等效品质因数
Q也很高。只有频率为fs的信号最用以通过，而其他频率的信号均会被晶体所衰减。
石英晶体震荡电路如图128所示
图128 石英晶体振荡器
图中并联在两个反相器输入、输出间的电阻R的作用是使反相器工作在线性放大区。R的阻值，对于TTL们电路通常在07—2K 之间；对于CMOS门则常在10--100 K 之间。电路保证稳定的频率输出。电容C2的选择应使2 RC2fs 1，从而使RC2网络在fs处产生极点，以减少谐振信号损失。RC2的选择应使RC2在频率为fs时的容抗可以忽略不计。电路的震荡频率仅取决于石英晶体的串联谐振频率fs，而与电路中的R、C的数值无关。
为了改善输出波形，增强带负载的能力，通常在振荡器的输出端再加一级反相器。可一观察上述振荡器的输出波形如图129所示
图129 石英晶体输出波形
（4）报警电路
报警就是要求当工作结束时电路发出报警信号，而根据实际情况报警信号应当持续一段时间后自动停止，由此想到单稳态电路，报警持续时间即为暂稳态持续时间。用555定时器组成的单稳电路如图1210所示
图1210 单稳态报警电路
但是怎么样来获取触发信号呢？如前面设置电路结束保持在0000四个状态一样的思想，考虑使用BO端子。这里就回到了前面第一部分定时及显示电路中提出的问题，为什么不能把BO直接连到LOAD来置数，而要利用QA、QD来反馈置数。问题就出在若用BO端子来置数的话，当电路结束工作时在BO端子不会出现如图124所示的良好波形而会出现如图1211所示的冲击波形
图1211 BO接LOAD时的借位输出波形
这个冲击信号当然不能作为单稳态电路的触发信号。因此才采用了利用QA、QD的反馈置数法。为什么会出现如图1211所示的冲击波形呢？这是因为LOAD异步置数端子，当把低电平给LOAD时会使74LS192迅速置数，几乎没有反应时间，导致产生如图1211所示的冲击波型。这就解释了为什么要采用QA、QD来置数的原因。
13完整电路及其工作原理
根据以上各个分电路的设计组成如图131所示的总电路其工作原理为：
晶体振荡器产生的时钟脉冲作为秒个位的计数脉冲，秒个位的BO端作为秒十位的计数脉冲，秒十位的BO作为分个位的计数脉冲，分个位的BO作为分十位的计数脉冲。分十位的BO输出到单稳态电路的TR1端子作为单稳态电路的触发信号。同时BO端子和时钟信号通过与门连接在一起接的秒个为的DOWN可以使电路在结束工作后停止计时。
图 131 总电路图
彩灯显示控制电路用门电路搭建，门电路的输入最终是QD、QC、QB、QA。开关时用来置数的，打到低置数，打到高开始计数，开关状态由空格键控制。而初始时刻可以调整分钟控制芯片的ABCD端来决定工作多少分钟。
这样一个完整的洗衣机控制电路就设计完成了。
2 仿真结果及分析
Multisim仿真软件采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；软件仪器的控制面板外形和 *** 作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。Multisim软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。可用Multisim仿真软件对各单元电路和整体电路进行元器件仿真和波形图仿真，便于对设计方案的理解和分析。
21 单元电路的仿真及分析
（1）定时及显示电路
仿真如图121所示，电路从59一直减到00，同时一分钟变成0分钟，直到四个数码管都显示为0时电路定住不动。
（2）正转、反转、暂停控制电路
这部分电路需要和前面的联系起来仿真，不过可以用如图211所示的电路来简化，而不用使用整个定时显示电路。
图211 正转、反转、暂停控制电路
（3）石英晶体脉冲产生电路
这部分已在12中详细说明，产生的脉冲波形如图129所示。
（4）报警电路
报警电路的仿真电路如图212所示
图212 报警电路
22 整体电路仿真及分析
用Multisim仿真的总图如图131所示
彩灯显示控制电路用门电路搭建，门电路的输入最终是QD、QC、QB、QA。开关时用来置数的，打到低置数，打到高开始计数。而初始时刻可以调整分钟控制芯片的ABCD端来决定工作多少分钟。
3性能测试
在Multisim中连好电路仿真，测试结果非常好，可以实现电路的各种功能，且不会出现不稳定的问题，表明电路设计成功性能稳定。
4收获、体会和建议
课程设计是一个探索与实践的过程。虽然我们没有用实际电路来连接调试，但是由于现在的软件功能强大，用软件来仿真也是很好的方法。
虽然在设计的过程中遇到了这样或那样的困难，但是通过示波器的波形分析，电路的不断改进，困难都一一的克服了。我认为我们在设计的过程中不仅是熟悉了软件的用法，更重要的是学会了设计的方法以及设计的精神。当然说设计的精神似乎有点不恰当，但我认为设计就是一种精神意志的磨练。我曾多次想放弃，想直接去抄袭别人的，但是始终有一股精神支撑着我——课程设计是锻炼的机会，是对将来工作的一种积累，糊弄只会是害了自己。于是我硬着头皮把电路拆了又接接了又拆，虽然很麻烦，也很头疼（到处是线，看的眼睛都花了），不过也是有乐趣在其中的。每当解决一个问题，或者一部分电路实现了其工作都感觉到很高兴，这些细小的成功带给我完成整个设计的力量。于是通过不断的调试，不断的改进终于是把电路弄出来了。虽然我设计出的这个电路能够工作，不过在有些地方还是不够很好的。但是我还是坚持自己原创。比方说，彩灯显示循环控制部分，如果用一个译码器的话很简单的就实现了，不过我还是采用了门电路来搭建。一来是我自己设计的，而来也是复习一下组合逻辑电路的设计。还有BO的置数问题，我几乎是头疼了很长时间，后来大家一起讨论，用示波器观察波形，才知道了原因，然后加以改进。这里我体会到了团结协作的力量。我们将来出去工作也是一个个的团队，自己是团队中的一员，既要独立思考努力为团队作出贡献也要从团队中吸收经验。
总而言之，受益匪浅。在知识水品上学到了数字电路的知识，体会到了数字电路的巧妙；但更重要的是学会了方法，学会了坚韧，相信只要具备正确的设计方法和坚忍不拔的拼搏意志无论多么复杂多么庞大的电路都会设计的出来！
5元器件清单
原件名称
元件符号
标称值
数量
备注

计数器
74LS192

4
555
1
电阻
R1
150K
1
电阻
R2
22M
1
电阻
R3
50K
1
电容
C1
2PF
1
电容
C2
20PF
1
电容
C3
001uF
1
电容
C4
01uF
与门
74LS08

2
非门
74LS04

5
与非门
74HC00

1
三输入与门
74LS11

3
石英晶体
R26

1
异或门
74LS86

2
数码管
DCD-HEX

4
显示灯
4
TTL电源
3
数字地
1
模拟地
1
捌电/糙谣主……一疆莱～检修技术幕……～;检修技术全自动洗衣机控制电路的原理与,黄耀辉'10三,滚筒式全自动洗衣机的电路分析与开始工作由于水位继电器高水位的常闭维修近年一种结构全新的滚筒洗衣机进入家庭,它其容量大(,低磨损率,脱水率高等特点受到用户的青睐滚筒式全自动洗衣机可分为带加热器和不带加热器两种,这里以带有加热装置的一831型为倒,分析图6滚筒式奎自动洗衣机电气原理圈ⅶ一桂践杠¨一噪音游清嚣1一接缸一1]妄奎是一指灯一进水电磁阄1一高眭术桩照电器一排水ⅱ一电譬嚣一厦速动机一加热嚣''1一虚霁一程度拄制嚣的步电动机一节能接粗差其工作原理线路图见图6一83型滚筒式洗衣机电气原理图见图7:由图可知,这种洗衣机带有""加热器,它实质是一管状加热器加热洗涤时,洗涤液温度为4一60℃,也有人称之为"热洗衣机",下面分析该种洗衣机几种典型工作状态,了解其原理,为维修工作打好基础一)自动进水时的控制电路分析结合图7分析,当把程控器旋钮转到设定位置时,则程控器的触点5一,6一,9_卯,8—8分别接通,把洗涤衣物投人内筒后,在关闭玻璃视孔门的同时,再将按钮开关按下接通,这时指示灯发亮,洗衣机14触点2一22接通,节能按钮开关的第一组触点接通,电源通过21—22,的第组触点,8一盯,进水电磁阀的线圈,排水泵电动机的线圈,接点18和门开关构成通路进水电磁阀工作,阀门打开,洗衣机进注水程序同时,电源通过5__,触点3,同步电视和门开关构成另一通路,程控器进人正常工作状态(二)洗涤液加热时的控制电路分析当洗衣机进水程序完成后,洗涤筒内水位也达到高水位位置水位继电器的常闭点2一22断开,常开点2一23接通由程控器动作控制,触点3和触点5处于断开状态,触点7一丁接通温度继电器有两组触点,即40℃的常开触点和6℃的常闭触点当筒内的洗涤液温度达到和超过40℃而低于60℃时,常开触点闭合接通,当出术口图7进水电磁阀结构图1一阃体2一隅板3一铁芯5一d簧6一隔水套7一支撑8一中心孔琏口检修技术检修技术检修技术检恪技术检修技术检修技术洗涤液温度达到和超过6℃常闭触点142断开电路由图7可见:电源通过触点21—23,7—7,加热器,'4接点8和门安全开关构成通路工作对洗涤液加热,温度上升,这时触点3,触点5和都处在断开状态,同步电机设有电流通过而使程控器停止工作同时双速运转电机的低速绕组和高速绕组都没有电流而处于停转状态这一程序为时5分钟待洗涤液温度达40时,的触点闭台接通电路,电源通过触点2一23,的触点,触点3,程控器的同步电机和门开关构成通路,洗衣机进入正常工作状态三)洗涤液温度达到40—6℃时标准洗的控制电路由图7可知当洗涤液达到40--60后,11"闭合接通电路电源通过2一23,矸的触点,触点3,13绕组和门开关构成通路,程控器工作使程控器触点卜,4—4,6一,卯或如接通和断开从而使电动机按正转75秒,停75秒,反转75秒的周期工作,在洗涤过程中,触点7与7断续接通,使洗潦液的温度保持在4--60之间(四)洗衣机高速脱水电路由图7看出,由于程控器的设计程序安排使触点3—3接通卜接通这时电源通过卜,3__3排水泵电机绕组门开关构成通路,使排水泵电机绕组,]开关构成通路,使排水泵工作,将筒内洗涤液捧出之后程控器使触点卜盯断开8一踮接通6一曲,9—9也接通洗涤液的排出,使水位断电器的触点21—23断开,2卜22接通这是电源通过2卜22,8一蛐,电容,双速电机高速线圈绕组的主副绕组,接点4和18,开关构成通路,使洗衣机内筒高速旋转,排水泵同时继续向洗衣机外泵水,直至卜3,__,吕一踮等触点断开,洗衣机停止工作为止滚筒洗衣机结构比较复杂,自诎化程度高,出现故障主要是由于使用不当和机器本身可靠性差造成的,故障性质又可分为电气控制系统故障和机构系统故障两太类本文只分析电气系统常见故障产生原因,介绍其维修方法1按下按键开关后,指示灯不亮,洗衣机不能工作由滚筒洗衣机电气控制原理图可知指示灯不亮,一般是在电路的前部出现故障这部份电路容岛发生故障的地方是电源插头和插座,前玻璃门微动开关等可用万用表检查交流220伏电源是否正常,保险丝是否接触良好,如均为正常,故障就可能出在门的微动开关上这个微动开关较岛发生故障,原因是由于透明玻璃视孔门经常打开和关闭,致使门徽动开关产生位移,造成开关接触不良,有时会因盛水外筒碰撞而损坏若经检查是属于门微动开关位移故障,排除方法是:将透明玻璃视孔门打开;旋松安装在外箱体孔右钡]微动开关上的紧固螺钉使微动开关连同安装架向左移动重新固定然后关闭玻璃视孔门试一试+直到能昕到微动开关触点接通的声音为止再重新固紧如是微动开关损坏,则应更换之2按下琴键开关后,指示灯发亮,能够进水,排水,但不能进入正常洗裱程序这种故障一般发生在洗涤电动机接线插扳与控制电路导线的接线端子处较长时问的诜衣机,由于盛水外筒频繁振动,使洗涤电动机导线接线端子板上松脱,从而使洗潦程序失控排除这种故障的方法是:卸下洗衣机后盏扳固紧螺钉,拆下后盖板,在双速电机左下方找到接线端重新插紧,使其接触良好另一种可能则是双速电动机的洗涤绕组断路此时只能重绕线圈或换电动机5检修技术检修技术检修技术检修技术检修技术检修技术3按下按键开关后,洗衣机的进水,洗涤程序正常,但进入排水,脱水程序时,电源保险丝烧断这种故障反映了洗衣机内部有短路存在,根据经验这种情况多发生在连接水泵的两条导线的接线端子处,多是由于一个接线端子脱落到另一导线的端子处因此排水泵没有接入电源,当进入排水,脱水程序时,马上就短路产生大电流烧断保险丝维修方法是打开后盖板,重新接好水泵的端子连线即可恢复正常工作田8水位压力开关培构图一氍讽坪打2一拄翻矗量3杠杆4一常肚^,中融-6蓄电d簧7节开点8水挂开9一气110掌点鹿阁茹12中_点☆斑13一先佧14一策15术隹幢6一轱4按下按键开关后

S打开的情况如下(其余三开关当有奇数个闭合时灯亮，当有偶数个开关闭合时灯灭) :逻辑抽象: 1为开关闭合,0为开关断开,1为灯亮,0为灯灭
真值表:
ABC Y
000 0
001 1
010 1
011 0
100 1
101 0
110 0
111 1

单刀双掷开关使用方法：记住一定要双抛开关，一个开关需要三根线，有一根是开关与开关的连线，连在开关中间接线柱上。剩余的两根线开关上边接来的电源线，开关下面接灯泡线就行了。
单刀双掷开关由动端和不动端组成，动端就是所谓的“刀”，它应该连接电源的进线，也就是来电的一端，一般也是与开关的手柄相连的一端；另外的两端就是电源输出的两端，也就是所谓的不动端，它们是与用电设备相连的。它的作用，一是可以控制电源向两个不同的方向输出，也就是说可以用来控制两台设备，或者也可以控制同一台设备作转换运转方向使用。

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